(57)【要約】【課題】アンテナと、アナログ回路とロジック回路とメモリ回路を備えたＩＣとからなり、リーダライタと通信を行う非接触ＩＣ媒体用のインレットにおいて、リーダライタに安定してデータを返信できる非接触ＩＣ媒体用インレットを提供する。【解決手段】アナログ回路は、整流回路と、電圧検出回路と、電流パス回路とを備え、前記電流パス回路は前記電圧検出回路により得られた規定値以上の過大出力電圧に対応して抵抗値を減少させ出力電圧を規定値としその後抵抗値を減少した値に固定し、その後電圧検出回路により得られた出力電圧が前記過大出力電圧以上の電圧の場合前記固定した抵抗値を再度減少し出力電圧を規定値としその後抵抗値を再度減少した値に固定し、さらにその後検出回路により得れた出力電圧が前記過大出力電圧以上の電圧以上の場合同様にして抵抗値を減少しその後固定することを電圧検出回路の出力電圧に応じて繰り返すことを特徴とする。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナと、アナログ回路とロジック回路とメモリ回路を備えたＩＣとからなり、リーダライタと通信を行う非接触ＩＣ媒体用のインレットにおいて、アナログ回路は、少なくともアンテナが入力に接続された整流回路と、整流回路の出力電圧と接地との間に接続され出力電圧が規定値以上であるか否かを検出する電圧検出回路と、出力電圧と接地との間に接続され抵抗値が可変の抵抗を備えた電流パス回路と、整流回路の出力電圧と接地との間に接続され出力がアンテナに接続され、ロジック回路より得られた信号を出力として返信する返信回路とを備え、前記電流パス回路は前記電圧検出回路により得られた規定値以上の過大出力電圧（１）に対応して抵抗値を減少させ出力電圧を規定値としその後抵抗値を減少した値に固定し、その後電圧検出回路により得られた出力電圧が前記過大出力電圧（１）以上の電圧（２）の場合前記固定した抵抗値を再度減少し出力電圧を規定値としその後抵抗値を再度減少した値に固定し、さらにその後検出回路により得れた出力電圧が前記過大出力電圧以上の電圧（２）以上の場合同様にして抵抗値を減少しその後固定することを電圧検出回路の出力電圧に応じて繰り返し、返信回路動作時は電流パス回路に流れる電流値の変化を小さくすることにより、リーダライタとの通信を安定して行うことの出来ることを特徴とした非接触ＩＣ媒体用インレット。
【請求項２】
前記電流パス回路は、抵抗とそれと直列に接続されたスイッチ素子の複数の回路と、前記スイッチ素子を制御する制御用ロジック回路より構成されたことを特徴とする請求項１記載の非接触ＩＣ媒体用インレット。
【請求項３】
スイッチ素子として、Ｎ−ＭＯＳトランジスタを用いたことを特徴とする請求項２記載の非接触ＩＣ媒体用インレット。
【請求項４】
前記制御用ロジック回路はnビットのカウンタより構成され、電圧検出回路の出力とリーダライタより送信された搬送波の源振を入力として、nビットカウンタの出力により、スイッチ素子をオン、オフ制御する事を特徴とする請求項２または３記載の非接触ＩＣ媒体用インレット。
【請求項５】
請求項１〜４いずれか１項記載の非接触ＩＣ媒体用インレットを備えたことを特徴とする非接触ＩＣ媒体。
【請求項６】
請求項５記載の非接触ＩＣ媒体を用いて、リーダライタから一定の強さの搬送波を非接触ＩＣ媒体に送信し、非接触ＩＣ媒体側のＩＣの電流パス回路の抵抗値が減少した状態において、安定した返信データを受け取ることができる事を特徴とする通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触ＩＣ媒体用インレットと非接触ＩＣ媒体と非接触ＩＣ媒体を用いた通信システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、非接触ＩＣカードや非接触ＩＣタグ等の非接触ＩＣ媒体が各種の支払手段、各種の認識手段などに広く利用されるようになってきた。これらの非接触ＩＣ媒体は、アンテナとＩＣを主な構成要素とするインレット（ＩＮＬＥＴ）を有し、このアンテナとリーダライタとの間でエネルギーの送受を行い、リーダライタからデーターの読み出しや書きこみを行う事が出来る。
【０００３】
図１は非接触ＩＣ媒体用インレットの一構成例を示した図である。インレット（１００）は半導体チップ（１）とアンテナ（５）より構成される。半導体チップ（１）はアナログ回路（２）とロジック回路（３）とメモリ回路（４）より構成され、前記アンテナ（５）は、アナログ回路（２）と接続される。
【０００４】
図２は前記アナログ回路（２）の構成例をより詳細に示した図である。アナログ回路（２）は整流回路（２１）と信号返信回路（２２）と信号復調回路（２３）と電圧検出回路（２４）と電流パス回路（２５）とシリーズレギュレータ（２６）から構成される。
【０００５】
インレット（１００）内のアンテナ（５）に対してリーダライタから、インレット（１００）の共振周波数に同期した電磁波を送信すると、アンテナ（５）で受信した交流電力は、整流回路（２１）によって直流電力となり、ノード（２８）とノード（２７）の間に直流電圧が出力される。
【０００６】
アンテナ（５）において過大な磁界を受信し、整流回路（２１）の出力である直流電圧に定格電圧値以上の電圧が出力された場合は、半導体チップ（１）が破壊することを防止する必要がある。このため、ノード（２７）とノード（２８）の間に電流パス回路（２５）を用意して、電流パス回路に不要な電流を流すことにより、アンテナ間に印加される電圧を引き下げている。前記電流パス回路（２５）は電圧検出回路（２４）により、前記直流電圧の電圧値を監視し、直流電圧値が半導体チップの定格値より、大きくなる前に、電流パス回路を作動させる。
【０００７】
一方信号返信回路（２２）は、アンテナ（５）の両端とグランド（ノード（２８））を一定の値を持つ抵抗またはコンデンサで短絡することにより、半導体チップ（１）に流れる電流値を変化させ、この電流値の変化によるリーダライタ側の搬送波の振幅の変化を、リーダライタ側で検出することにより、前記インレット（１００）が送信する信号を受信している。
【０００８】
図３はインレットの信号返信回路（２２）の構成例を示した図である。アナログ回路（２）内の信号返信回路（２２）は、抵抗（２２１）、（２２３）とスイッチ（２２２）、（２２４）で構成される。インレット（１００）からリーダライタに対して信号を返信するのは、前記ロジック及びメモリ回路内の返信信号変調回路（３１）の出力により、一定時間前記スイッチ（２２２）、（２２４）を閉じることにより、行われる。このとき抵抗（２２１）、（２２３）に流れる電流により、半導体チップ（１）に流れる電流が変化し、この変化をリーダライタ側で検出することにより、インレット（１００）から返信され
る信号をリーダライタで受信する。
【０００９】
図４は従来の電圧検出回路と電流パス回路の構成例を示す図である。電圧検出回路と電流パス回路はダイオード（２４１）、（２４２）で構成される。アンテナ端子と半導体チップのグランド間に、ダイオードのブレーク電圧以上の値が印加されると、アンテナとグランドの間に、ダイオードを通して電流が流れる。そしてこの結果、アンテナ端子とグランド間の電圧が、ダイオードのブレーク電圧より、大きくならず、シリーズレギュレータ（２６）を経由して低電圧が印加され、半導体チップ（１）の破壊を防ぐことができる。ただし、このような電流パス回路の場合、返信信号変調回路（３１）の出力によりインレット（１００）からデータを返信するときに、アンテナ−グランド間を短絡しても、電流パス回路に流れる電流が減少することにより、ＩＣの電流変化が減少してしまう。この結果、電流パス回路が動作していない時と比較してＩＣの電流変化が大きくなくなり、リーダライタがインレット（１００）の返信データを検出できない問題が発生する。
【００１０】
また、電流パス回路として複数のシャントレギュレータを利用する構成もあるが、過大電力に応じて電流パス回路をオン、オフし、レギュレータの抵抗値を増加・減少するため、上記の場合と同様にＩＣの電流変化が減少してしまう（特許文献１）。
【００１１】
以下に公知文献を示す。
【特許文献１】特開２００１−１０１３６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、非接触ＩＣ媒体用インレットがリーダライタより過大な電力を受け取り、電流パス回路がオンした場合において、非接触ＩＣ媒体用インレットがリーダライタに安定してデータを返信できる非接触ＩＣ媒体用インレットおよび非接触ＩＣ媒体ならびにそれをもちいた通信システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本願発明は、係る課題に鑑みなされたもので、請求項１の発明は、
アンテナと、アナログ回路とロジック回路とメモリ回路を備えたＩＣとからなり、リーダライタと通信を行う非接触ＩＣ媒体用のインレットにおいて、アナログ回路は、少なくともアンテナが入力に接続された整流回路と、整流回路の出力電圧と接地との間に接続され出力電圧が規定値以上であるか否かを検出する電圧検出回路と、出力電圧と接地との間に接続され抵抗値が可変の抵抗を備えた電流パス回路と、整流回路の出力電圧と接地との間に接続され出力がアンテナに接続され、ロジック回路より得られた信号を出力として返信する返信回路とを備え、前記電流パス回路は前記電圧検出回路により得られた規定値以上の過大出力電圧（１）に対応して抵抗値を減少させ出力電圧を規定値としその後抵抗値を減少した値に固定し、その後電圧検出回路により得られた出力電圧が前記過大出力電圧（１）以上の電圧（２）の場合前記固定した抵抗値を再度減少し出力電圧を規定値としその後抵抗値を再度減少した値に固定し、さらにその後検出回路により得れた出力電圧が前記過大出力電圧以上の電圧（２）以上の場合同様にして抵抗値を減少しその後固定することを電圧検出回路の出力電圧に応じて繰り返し、返信回路動作時は電流パス回路に流れる電流値の変化を小さくすることにより、リーダライタとの通信を安定して行うことの出来ることを特徴とした非接触ＩＣ媒体用インレットとしたものである。
【００１４】
本発明の請求項２の発明は、
前記電流パス回路は、抵抗とそれと直列に接続されたスイッチ素子の複数の回路と、前記スイッチ素子を制御する制御用ロジック回路より構成されたことを特徴とする請求項１記
載の非接触ＩＣ媒体用インレットとしたものである。
【００１５】
本発明の請求項３の発明は、
スイッチ素子として、Ｎ−ＭＯＳトランジスタを用いたことを特徴とする請求項２記載の非接触ＩＣ媒体用インレットとしたものである。
【００１６】
本発明の請求項４の発明は、
前記制御用ロジック回路はnビットのカウンタより構成され、電圧検出回路の出力とリーダライタより送信された搬送波の源振を入力として、nビットカウンタの出力により、スイッチ素子をオン、オフ制御する事を特徴とする請求項２または３記載の非接触ＩＣ媒体用インレットとしたものである。
【００１７】
本発明の請求項５の発明は、
請求項１〜４いずれか１項記載の非接触ＩＣ媒体用インレットを備えたことを特徴とする非接触ＩＣ媒体としたものである。
【００１８】
本発明の請求項６の発明は、
請求項５記載の非接触ＩＣ媒体を用いて、リーダライタから一定の強さの搬送波を非接触ＩＣ媒体に送信し、非接触ＩＣ媒体側のＩＣの電流パス回路の抵抗値が減少した状態において、安定した返信データを受け取ることができる事を特徴とする通信システムとしたものである。
【発明の効果】
【００１９】
本願発明は以上のような構成であるから、非接触ＩＣ媒体用インレットがリーダライタより過大な電力を受け取り、電流パス回路がオンした場合においても、非接触ＩＣ媒体用インレットがリーダライタに安定してデータを返信できる非接触ＩＣ媒体用インレット、およびそれを用いた非接触ＩＣ媒体、ならびにそれをもちいた通信システムとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本願のインレットは、アンテナと、アナログ回路とロジック回路とメモリ回路を備えたＩＣとからなり、リーダライタと通信を行う非接触ＩＣ媒体用に利用されるものである。ここでアナログ回路は、少なくともアンテナが入力に接続された整流回路と、整流回路の出力電圧と接地との間に接続され出力電圧が規定値以上であるか否かを検出する電圧検出回路と、出力電圧と接地との間に接続され抵抗値が可変の抵抗を備えた電流パス回路と、整流回路の出力電圧と接地との間に接続され出力がアンテナに接続され、ロジック回路より得られた信号を出力として返信する返信回路とを備えている。そして前記電流パス回路は、前記電圧検出回路により得られた規定値以上の過大出力電圧（１）に対応して抵抗値を減少させ出力電圧を規定値とする。その後抵抗値を減少した値に固定する。さらにその後電圧検出回路により得られた出力電圧が前記過大出力電圧（１）以上の電圧（２）の場合、前記固定した抵抗値を再度減少し出力電圧を規定値とし、その後抵抗値を再度減少した値に固定する。このようにして、検出回路により得れた出力電圧が、それ以前に得られた過大出力電圧以上の電圧の場合、電流パス回路の抵抗値を減少し出力電圧を規定値とし、その後固定することを、電圧検出回路の出力電圧に応じて繰り返す。これにより、返信回路動作時は電流パス回路に流れる電流値の変化を小さくでき、リーダライタとの通信を安定して行うことの出来ることができる。
【００２１】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について詳しく説明する。
図５は本発明の構成例を示した図であり、電流パス回路（２５）は抵抗（２５１）、（２５２）、・・・（２５ｎ）、（２５ｎ＋１）と、Ｎ−ＭＯＳトランジスタ（２６１）、（
２６２）、・・・（２６ｎ）、（２６ｎ＋１）より構成される。Ｎ−ＭＯＳトランジスタはスイッチとして使用しているものであり、スイッチを構成する要素はＮ−ＭＯＳトランジスタに限定されるものではない。
【００２２】
Ｎ−ＭＯＳトランジスタ制御回路（２４７）では整流回路（２１）の出力であるノード（２７）の直流電圧値の検出を行う。電源立ち上がりの初期状態において、ノード（２７）の直流電圧の値が基準電圧値以下の場合は、Ｎ−ＭＯＳトランジスタ（２６１）、（２６２）、・・・  、（２６ｎ）、（２６ｎ＋１）は全てオフした状態となる。ノード（２７）の直流電圧値が基準電圧値以上であることを電圧検出回路が検出すると、Ｎ−ＭＯＳトランジスタ（２６１）はオンする。これによって、抵抗（２５１）を通して、ノード（２７）からグランドに電流が流れる。電流パス回路（２５）に電流が流れることにより、ノード（２７）の直流電圧値が基準電圧値を下回ると、電流パス回路（２５）はＮ−ＭＯＳトランジスタ（２６１）がオンした状態を保持する。Ｎ−ＭＯＳトランジスタ（２６１）がオンで、電流パス回路に電流が流れている状態で、ノード（２７）の直流電圧値が基準電圧値以上であることを電圧検出回路が検出すると、Ｎ−ＭＯＳトランジスタ制御回路は搬送波に同期したクロックに従って、Ｎ−ＭＯＳトランジスタ２６２、・・・２６ｎ、２６ｎ＋１の順にオンをしていく。Ｎ−ＭＯＳトランジスタをひとつづつオンする途中で、ノード（２７）の直流電圧値が基準電圧値を下回ったことを電圧検出回路が検出した場合は、電流パス回路はその時の、Ｎ−ＭＯＳトランジスタのオン、オフ状態を保持する。
【００２３】
また、Ｎ−ＭＯＳトランジスタをオンさせる電源には、ロジック回路動作用電源を用いることにより、受信波の変調などの影響により、ノード（２７）電圧が変化した場合でも、Ｎ−ＭＯＳトランジスタのオン抵抗は一定値に保つことが出来る。
【００２４】
図６は本発明の電流パス回路内のＮ−ＭＯＳトランジスタ制御回路の構成例を示した図である。本回路は抵抗（２４３）、（２４４）、定電圧回路（２４６）、コンパレータ（２４５）、カウンタ回路（２４９）より構成される。ノード（２４８）には、抵抗（２４３）、（２４４）によりノード（２７）の電圧値の分圧された値が出力される。ノード（２４８）の電圧値と基準電圧（２４６）をコンパレータ（２４５）で比較する。ノード（２４８）の電圧値が基準電圧より低い場合、コンパレータ（２４５）はＬｏを出力して、カウンタ回路（２４９）はカウントを行わない。ノード（２４８）の電圧値が基準電圧より大きい場合、コンパレータ（２４６）はＨｉを出力し、カウンタ回路（２４９）は源振（搬送波周波数）に同期したクロックによりカウントを行う。
【００２５】
カウンタ回路（２４９）は、カウントの初期値を０として、カウント値が１になると、Ｎ−ＭＯＳトランジスタ（２６１）をオンさせる。この状態でノード（２４８）の電圧値が、基準電圧を下回ると、カウンタ回路は１を保持して停止する。ノード（２４８）の電圧値が基準電圧を上回る場合、カウンタ回路は引き続きカウントを行い、ノード（２４８）の電圧値が、基準電圧を下回るまで、Ｎ−ＭＯＳトランジスタは２６１、２６２、・・・２６ｎ、２６ｎ＋１の順番にオンする。カウンタ値がｎ＋１になって、Ｎ−ＭＯＳトランジスタ２６ｎ＋１がオンになっても、ノード（２４８）の電圧値が基準電圧を上回る場合は、カウンタ回路は、カウンタ値を保持したまま、カウントを停止する。また、カウンタ回路のカウント値は半導体チップへの電源供給が停止した時、または電源の立ち上がり時にリセットを行う。
【００２６】
以上の様にアンテナが過大な電力を受信し、整流回路出力の直流電圧値が基準値以上に上昇した場合、電流パス回路のトランジスタを順次オンさせ、電圧値を基準値まで下げ、その後このトランジスタのオン状態をそのまま保持することにより、安定電源が得られる。この場合に、アンテナの受信電力が安定した値に戻り、したがって整流回路出力の直流電圧値が基準値以下になっても、シリーズレギュレータによりロジック・メモリ回路には
一定の安定電圧が供給される。
【００２７】
電源回路が過大電力に対しこのような動作をするので、一旦ある過大な電力受信した後は、それ以下の過大電力を受信しても電源回路（電流パス回路）が安定しているため、信号送信回路は、信号送信時に安定して電流を流せるので、信号が確実にリーダライタへ送信できる。
【００２８】
具体的には、Ｎ−ＭＯＳトランジスタ（２６１）、（２６２）、・・・（２６ｎ）、（２６ｎ＋１）がオンまたはオフの任意の状態で非接触ＩＣ媒体がリーダライタに返信するとき、信号返信回路のスイッチ（２２２）、（２２４）がオンした時、電流パス回路に流れる電流値は変化が少ないため、リーダライタは非接触ＩＣカード媒体からの返信信号を安定して受信できる。
【００２９】
また、電流パス回路のＮ−ＭＯＳトランジスタ（２６１）、（２６２）、・・・（２６ｎ）、（２６ｎ＋１）全てがオンした状態でも、ノード（２７）の分圧値が基準電圧を下回らない場合は、このような過大電力に対応したダイオードを用い、図４に示した電流パス回路を設けることにより、半導体チップの破壊を防止することができる。カードの通信システムの使用の範囲内の過大な電力は、本願のパス回路で処理を行い、使用範囲外の過大な電力に対してチップ破壊防止のため、従来のパス回路を設けておくことが好ましい。
【００３０】
図７は本発明の非接触ＩＣ媒体の構成例を断面で示した説明図である。非接触ＩＣ媒体（４０１）は本願発明のインレット（１００）を絶縁性樹脂（３０１）で密封することにより構成される。
非接触ＩＣ媒体は、その構成から、種々使用環境下において、良好な耐久性を有する。耐久性の一例として、防水性および耐静電気特性が上げられる。
以上の本願発明のインレットを備えた非接触ＩＣ媒体とすることにより、過大電力がアンテナに加わっても安定した通信の行える非接触ＩＣ媒体とすることができる。
【００３１】
図８は本発明の非接触ＩＣ媒体を用いた通信システムの構成例を示した図である。
ホストコンピュータ（５０２）は、少なくとも制御部（５０４）及びアンテナ（５０５）を備えたリーダライタシステム（５０３）を介して、複数の非接触ＩＣ媒体（４０１）に対して通信を行うことによって、情報のやりとりを行うことができる。なお、ホストコンピュータとリーダライタシステムとは合体し、リーダライタシステムとしてもよい。
以上の本願発明の非接触ＩＣ媒体を用いて、リーダライタとの通信をする通信システム（５０１）では、リーダライタから一定の強さの搬送波を非接触ＩＣ媒体に送信し、非接触ＩＣ媒体側のＩＣの電流パス回路の抵抗が減少した状態において、安定した返信データを受け取ることができることを特徴とする通信システムとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】従来の非接触ＩＣ媒体用インレットの構成例を示した図である。
【図２】従来の非接触ＩＣ媒体用インレットのアナログ回路の構成例を示した図である。
【図３】従来の非接触ＩＣ媒体用インレットのアナログ回路の信号返信回路の構成例を示した図である。
【図４】従来の非接触ＩＣ媒体用インレットのアナログ回路の電圧検出回路と電流パス回路の構成例を示した図である。
【図５】本発明における非接触ＩＣ媒体用インレットのアナログ回路の電流パス回路の構成例を示した図である。
【図６】本発明における非接触ＩＣ媒体用インレットのアナログ回路の電流パス回路のN-MOSトランジスタ制御回路の構成例を示した図である。
【図７】本発明の非接触ＩＣ媒体の構成例を断面で示した説明図である。
【図８】本発明の非接触ＩＣ媒体を用いた通信システムの構成例を示した図である。
【符号の説明】
【００３３】
１，・・・半導体チップ
２・・・アナログ回路
３・・・ロジック回路
４・・・メモリ回路
５・・・アンテナ
２１・・・整流回路
２２・・・信号返信回路
２３・・・信号復調回路
２４・・・電圧検出回路
２５・・・電流パス回路
２６・・・シリーズレギュレータ
２７・・・ノード
２８・・・ノード
３０・・・ロジック回路とメモリ回路
３１・・・返信信号変調回路
２２１・・・抵抗
２２２・・・スイッチ
２２３・・・抵抗
２２４・・・スイッチ
２４０・・・電圧検出回路と電流パス回路
２４１・・・ダイオード
２４２・・・ダイオード
２４３・・・抵抗
２４４・・・抵抗
２４５・・・コンパレータ
２４６・・・基準電圧回路
２４７・・・Ｎ−ＭＯＳトランジスタ制御回路
２４８・・・ノード
２４９・・・カウンタ
２５１・・・抵抗
２５２・・・抵抗
２５ｎ・・・抵抗
２５ｎ＋１・・・抵抗
２６１・・・Ｎ−ＭＯＳトランジスタ
２６２・・・Ｎ−ＭＯＳトランジスタ
２６ｎ・・・Ｎ−ＭＯＳトランジスタ
２６ｎ＋１・・・Ｎ−ＭＯＳトランジスタ
１００・・・インレット
３０１・・・絶縁性樹脂
４０１・・・被接触ＩＣ媒体
５０１・・・被接触ＩＣ媒体を用いた通信システム
５０２・・・ホストコンピュータ
５０３・・・リーダライタシステム
５０４・・・リーダライタ制御部
５０５・・・リーダライタアンテナ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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